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            5G標準中國定?還有隱情你不知道

            “世界5G技術標準,中國定!”?“華為碾壓高通,拿下5G時代!”?“中國5G徹底終結西方標準”?前些天刷爆朋友圈的捧殺華為的文章,真實情況是什么?喜大普奔信息背后有隱情!

            被捧殺的華為很煩惱

            “自媒體把事實夸大,是不準確不基于事實的。”“編碼真的只是5G中很小的一部分”,華為公司媒體聯絡部負責人如是說。3GPP定義了5G三大場景:eMBB(增強移動寬帶,對應的是3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業務),mMTC(大連接物聯網,對應大規模物聯網業務)URLLC(低時延、高可靠通信,對應無人駕駛、工業自動化等需要低時延、高可靠連接的業務),這些場景對應5GAR、VR、車聯網、大規模物聯網、高清視頻等各種應用。

            此前,在今年的首屆全球5G大會上,5G時代統一標準成為各界發出的一致呼聲。日本5GMF主席SATOH表示,全球統一頻段是非常重要的,也是推進5G發展最高效的一種方式。正因如此,給予華為推舉的Polar碼作為5G標準編碼的另一層含義,即全球話語權中的“中國聲音”。

            其實,Polar碼主要推動與支持的廠商不光只是華為,還有中興、烽火、大唐、中國移動、中國電信、中國聯通、宏碁、海能達、聯想等中國廠商。根據付亮所言,主推廠商在編碼方案的硬件與軟件實現方面前期投入較大,具備先行優勢,將有利于廠商在專利許可、產品性能方面占據先導優勢,相關支持廠商也能因此獲益。不過他同時說道,eMBB場景剛剛確定,mMTCURLLC標準要在2018年前確定,屆時才是博弈的真正開始。

            4G時代拼的是國內市場的天時地利人和,在5G時代,必須站在全球格局下,直面各大老牌巨頭的直接挑戰。5G標準之爭當然是各國角逐的重要制高點。在綜合技術實力和產業競爭力的較量中,一個短碼標準僅僅是冰山一角,值得鼓掌,但不能一葉障目。

            真實情況是什么?

            20161118日,在美國內華達州里諾剛剛結束的3GPP RAN1#87次會議上,經過與會公司代表多輪技術討論,國際移動通信標準化組織3GPP最終確定了5G eMBB(增強移動寬帶)場景的信道編碼技術方案,其中:Polar Code碼作為控制信道的編碼方案;LDPC碼作為數據信道的編碼方案。

            今年1014日在葡萄牙里斯本召開的會議上,美國LDPC方案被確定為5G中長碼編碼方案。圍繞對未來5G標準的爭奪,兩次編碼會議成為無線通信史上最激烈對決,可謂是一場沒有硝煙的“戰爭”。

            據業內人士透露,里斯本會議,盡管華為的方案支撐者眾多,但最終還是更重要級廠商支持的美國LDPC方案勝出。LDPC是高通領銜,背后站著英特爾、三星、諾基亞和威瑞森電信(Verizon)等巨頭。華為Polar方案背后則更多是中國廠商,中興通訊、展訊、小米、OPPO、vivo、阿里巴巴、中國移動、中國電信、中國聯通等。

            據悉,里斯本會議失利后,Polar方進行了反思和總結,調整方案,派出了50多位代表參加了本次美國會議。5G標準之爭目前為止也變成了中美兩方的較量。法國Turbo2.0方案由于支持者少,最終未分到蛋糕,壟斷3G4G時代編碼的Turbo2.0編碼未來將走入歷史。

            中國標準研究新進展

              編碼和調制是無線通信技術中最核心最深奧的部分,被譽為通信技術的皇冠。有媒體評論認為,TD-SCDMA是中國通信技術第一次跟上了世界的腳步。而TD-LTE技術的發展,中國通信技術第一次成為了世界的主流技術之一,但其中的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼,卻不是中國原創的技術。

              此次以華為為核心代表、由中國主導推動的Polar Code碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道標準方案,是中國在5G移動通信技術研究和標準化上的重要進展。

              工信部曾在今年2月份透露,中國與國際同步啟動5G研發工作,一是建立協同工作機制。我國的多個企業、高校和科研院所共同成立了IMT-20205G)推進組,開展5G需求、技術、頻譜、標準等研究工作。二是開展5G研發,這里面有很多的企業、大學投入了大量的資源,全面開展5G各領域的研發。三是加強國際合作,目前我國的一些大學和科研院所已經與很多的國家建立了多渠道、多層次的對接合作關系,我部將積極支持國內外企業開展研發合作,為新一代移動通信技術發展共同貢獻力量。根據總體的部署,中國的5G基礎研發試驗將在2016-2018年進行,分為5G關鍵技術試驗、5G技術方案驗證和5G系統驗證三個階段進行。

              預計2020年中國啟動5G商用。愛立信、諾基亞、華為、中興、三星等企業已針對部分5G關鍵技術研制出概念樣機。

              什么是Polar Code?

              1948年,現代信息論的奠基人香農發表了《通信的數學理論》,標志著信息與編碼理論這一學科的創立。根據香農定理,要想在一個帶寬確定而存在噪聲的信道里可靠地傳送信號,無非有兩種途徑:加大信噪比或在信號編碼中加入附加的糾錯碼。

              LDPC碼即低密度奇偶校驗碼(LowDensity Parity Check Code,LDPC),它是由Robert G.Gallager博士于1963年提出的一類具有稀疏校驗矩陣的線性分組碼,不僅有逼近香農極限的良好性能,而且譯碼復雜度較低、結構靈活,是近年信道編碼領域的研究熱點。LDPC碼之前被廣播系統、家庭有線網絡、無線接入網絡等通信系統所采用,此次是其第一次進入3GPP移動通信系統。

              Polar碼則是編碼界新星,是由土耳其畢爾肯大學(bilkentErdal Arikan教授于2008年首次提出,其論文從理論上第一次嚴格證明了在二進制輸入對稱離散無記憶信道下,極化碼可以“達到”香農容量,并且有著低的編碼和譯碼復雜度。

              目前,極化碼是唯一可理論證明達到香農極限,并且具有可實用的線性復雜度編譯碼能力的信道編碼技術。極化碼構造的核心是通過“信道極化”的處理,在編碼側,采用編碼的方法使各個子信道呈現出不同的可靠性,當碼長持續增加時,一部分信道將趨向于容量接近于1的完美信道(無誤碼),另一部分信道趨向于容量接近于0的純噪聲信道,選擇在容量接近于1的信道上直接傳輸信息以逼近信道容量。在譯碼側,極化后的信道可用簡單的逐次干擾抵消譯碼的方法,以較低的實現復雜度獲得與最大自然譯碼相近的性能。

              早在3GPP討論前,PolarCode(極化碼)便在中國IMT-2020 5G)推進組5G第一階段外場測試中進行了測試,包括靜止和移動場景的性能。

              測試結果顯示,通過極化編碼的使用和譯碼算法的動態選擇,同時實現了短包(大連接物聯網場景)和長包(高速移動場景,如自動駕駛等低時延要求)場景中穩定的性能增益,使現有的蜂窩網絡的頻譜效率提升10%,還與毫米波結合達到27Gbps的速率,實測結果證明極化碼可以同時滿足ITU的超高速率、低時延、大連接的移動互聯網和物聯網三大類應用場景需求。

              中國公司對Polar碼的潛力有共識,并投入了大量研發力量對其在5G應用方案進行深入研究、評估和優化,在傳輸性能上取得突破。

              距離5G標準還有多遠?

              問題一:到底一個技術怎么就能算進入5G標準呢?

              簡單的說,如果在R14SI被選中進入TR,基本就算是這個技術進入5G標準了。但這時還不能說某個具體公司的方案(專利)進入標準了。

              問題二:R14TR和最終的標準差別有多大?

              總得來說,R14SI只選則大的技術(例如PolarLDPC)和特別基礎的系統設計方案(例如幀結構、波形和多址),具體的實現細節(例如編碼矩陣設計、IR版本設計和選擇、ACK的反饋)都是在R15R16WI討論和確定的。

              舉個例子:把5G標準比做一個人早點菜單,SI只定早點是喝咖啡還是喝茶。至于說是卡布奇諾還是藍山那就是WI階段的事情了,前提是SI階段確定早點喝咖啡。

              現在就明白了。R14PolarLDPC確定為5G的信道編碼,但至于是用什么樣的設計那還為時過早。

              問題三:是不是現在可以說高通或者華為的編碼方案成為5G標準呢?

              答案是不能。因為LDPC不是高通發明的,LDPC的親爹是MITRobert Gallager教授,不知道老先生當初申請專利沒有,就算申請也過期了。Polar也不是華為發明的,它的阿瑪是Arikan教授,土耳其的大學老師。包括高通和華為在內的專利都是針對編碼的具體設計的(包括編碼矩陣構造、IR版本設計和選擇等),但這些要到R1517年開始)才能決定是不是被5G采納,所以現在不能說高通或者華為的方案就是5G標準了。

              回到上面的例子,現在還不能說一定喝藍山或者卡布,因為這個問題還沒到討論的時間。

              問題四:那么為什么華為還要積極的推動Polar進入5G標準?

              這個涉及到一個很復雜很敏感的話題——必要標準專利(SEP)的許可。簡單的說,在SEP許可的時候,擁有專利的公司不會(也不可能)逐件的拿出自己的專利供對方分析,更多是靠在標準制定過程中形成的“勢”來影響對方,給對方一種“這個技術就是我做的”印象,再結合很少數量的公開SEP,就能達到許可目的。

            這次通過成功推動5G采用Polar Code,被不少媒體解讀為華為碾壓高通,華為拿下5G時代。其實,Polar碼不是華為的,LDPC也不是高通的。因此,這完全是一種誤解! 

            為什么選擇華為Polar碼方案,“博弈”的結果?

            另據媒體此前的報道,當初制定3G標準時,美韓主導CDMA2000、歐洲推WCDMA,雙方爭執不休,讓中國TD-SCDMA有了可乘之機,成為3G標準之一。制定4G標準時,高通和Intel鷸蚌相爭,導致美國倡導的兩個標準都沒能成為4G標準,最終中國的TD-LTE脫穎而出。

            從這次的3GPPRAN187次會議上看,選中華為推薦的Polar碼是5G控制信道eMBB場景中控制信道的編碼方案,而數據信道的上行和下行短碼方案則歸屬高通LDPC碼。顯然,與自媒體筆下的“碾壓高通”不符,只能說是平分秋色。

            不過,汕頭大學國際互聯網研究院院長方興東卻認為,選中華為推薦的Polar碼的安排另有玄機。一方面,這種選擇是產業利益博弈的需要,大家都希望避免高通一家獨大;另一方面,也是為了避免中國再度另起爐灶。

            新竹微評:經濟領域之爭往往具有政治背景,通信標準之爭其實也是國家\區域實力之爭。5G標準制定是全球電信廠商都十分關心的問題,中國廠商在經歷了2G\3G\4G時代的一路追趕后,終于向世界發出了“中國聲音”,以華為為代表的中國廠商擁有了一定的話語權,但并沒有徹底顛覆舊有格局,美國高通仍然是老大。

            這則新聞令我們欣喜的是,隨著中國國力強盛,國內廠商已經不再局限于做產業鏈低端的加工活,已經著眼全球和未來加大了基礎研究的投入,并且已經有能力發出聲音,并通過博弈獲得世界的認可;更令我們開心的是,國人對于國內科技巨頭的發展抱有自豪感,幾十年的“崇洋媚外”之風會隨著這種自豪感提升而反作用于市場,國內廠商的產品將更受市場歡迎!華為手機打敗蘋果,成為全球第一大智能機廠商,也許就在不遠的明天!

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